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廣州市威恒電子有限公司WEF-R-MHZ2-20A-10-2N旋轉電動夾爪在生物制藥裝備行業旋轉試管瓶蓋子的應用案例
1. 客戶行業介紹與設備名稱
本次應用案例聚焦于生物制藥裝備行業?？蛻魹槿A南地區某知名制藥設備集成商，其終端用戶是國內大型疫苗與注射劑生產企業。在該行業的后道包裝環節，“西林瓶灌裝旋蓋貼標一體機” 是核心設備。該設備負責將灌裝藥液后的西林瓶進行理瓶、真空/卡爪旋蓋、鋁箔封口以及瓶身標簽貼附，以確保藥品密封性與全程可追溯性。
2. 當前設備的困境與痛點
在升級改造前，該設備使用的是傳統氣動平行夾爪配合外置旋轉氣缸的組合方案，用于完成“抓取瓶蓋、旋緊、再抓取貼標”的復合動作。
設備困境主要體現為“三低一高”：
結構干涉嚴重： 氣動夾爪本體厚重，且必須外接旋轉氣缸及氣動滑環。在狹窄的西林瓶輸送軌道上方，多軸組合導致機構臃腫，視覺檢測相機經常被遮擋，導致安裝位置受限。
柔性控制缺失： 瓶蓋（鋁塑蓋）材質較軟，傳統氣動夾爪只有“開/閉”兩種狀態。夾緊力無法精準調節，力氣小了旋蓋打滑導致封口不嚴；力氣大了直接夾碎瓶蓋或導致瓶體變形。
動作節拍拖沓： 由于氣動系統的緩沖特性，在“旋蓋”與“貼標”兩個工序切換時，等待氣缸泄壓、換向的時間長達0.3-0.5秒，累積下來嚴重拖累了整線35瓶/分鐘的產能目標。
3. 故障損失與新方案必要性
損失量化：
在實際生產中，該工位導致的瓶蓋破損率高達0.5%（每年因破蓋直接損失近10萬元），且旋蓋扭矩不穩定導致成品密封性測試不合格率約2%。更嚴重的是，由于貼標位置依靠硬限位，換產時調整規格需要停機1小時以上，嚴重影響了柔性生產能力。
升級必要性：
隨著集采政策下藥企對成本控制的極致追求，以及疫苗等生物制劑對無人化、高良品率的要求，氣動元件由于無法反饋實時位置與力度，已無法滿足“精密制造”的需求。市場迫切需要一種“能旋轉、知輕重、體積小”的智能化抓取方案。
4. 新產品方案：威恒電子旋轉電動夾爪
針對上述痛點，我們推薦采用了威恒電子自主研發的WEF-R-MHZ2-20A-10-2N型號旋轉電動夾爪。
產品資質與參數
型號：WEF-R-MHZ2-20A-10-2N
專利號：ZL 2019 1 1023529.4
2. 詳細參數
項目 | 參數 |
夾持力 | 50N |
旋轉扭矩 | 2.5 N·m |
旋轉角度 | 無限旋轉（360°*N） |
開合行程 | 10 mm（平行夾爪） |
通訊方式 | IO / 脈沖控制 |
工作電壓 | 24V DC ±10% |
材質 | 本體鋁合金陽極氧化，夾指304不銹鋼 |
使用環境 | 5-50℃，無腐蝕性氣體 |
5. 產品原理與核心亮點
原理簡介：
該產品采用“步進電機+行星減速機”一體化設計，通過PID閉環控制算法驅動夾爪開合。其核心在于將“旋轉”與“夾持”兩個自由度集成在一個模塊內，電機直接驅動絲桿帶動夾指運動。
核心功能特點：
1.自適應行程與夾到反饋： 不同于氣動的“蠻力”，它通過檢測驅動電流變化來判斷是否“接觸到蓋子”。當夾爪閉合接觸到瓶蓋瞬間，電流會有一個脈沖峰值，控制器立刻鎖定位置，實現“柔性觸覺”，無需人工調校開閉大小。
2.替代氣動，驅動一體： 內部集成了驅動板，無需外接氣管、電磁閥和巨大的氣源處理器，僅需一根電纜連接24V電源和信號線即可工作，極大簡化了電控柜布局。
3.斷電自鎖： 采用梯形絲桿自鎖結構，在突發斷電時，夾爪依然保持夾持狀態，防止西林瓶掉落破損。
4.360度無限旋轉： 內置導電滑環結構，使得夾爪可以在抓取蓋子的同時進行任意圈數的連續旋轉，完美解決了旋蓋動作中因旋轉角度超過360度而需要“倒轉復位”的尷尬。
6. 應用場景與選型匹配
具體客戶： 石家莊某生物科技股份有限公司
地域與地位： 華北地區最大的狂犬病疫苗生產基地。
客戶要求： 解決1ml和2ml西林瓶（瓶蓋直徑差異1.5mm）共線生產時的“換產停機”和“擰蓋打滑”問題。
選型匹配原因：
材質適應性： 鋁塑蓋表面光滑且質地脆，威恒夾爪的力控精度（±0.5N） 完美解決了材質易損與旋緊扭矩之間的矛盾。
潔凈環境： 設備安裝在C級潔凈區，WEF-R-MHZ2-20A-10-2N表面采用陽極氧化處理，不掉屑、易于清潔，完全符合GMP規范。
結構緊湊： 該型號總長度僅80mm，可直接替代原有的“氣爪+旋轉模塊”，降低了機械臂Z軸負載
7. 使用情況與前后對比
接線與操作說明：
現場采用IO控制模式。將夾爪的棕色線（24V+）、藍色線（0V）接入開關電源；將“原點信號”、“夾緊信號”及“旋轉脈沖”線接入PLC輸入端。調試時，工程師通過上位機軟件一鍵設定“找扭矩原點”位置，設定夾持電流閾值為0.8A（對應約8N夾持力），即可完成自適應。
使用情況描述：
設備改造后已連續無故障運行3個月（約200萬次動作）。
前后對比優勢顯著：
良品率提升： 旋蓋密封不合格率從2%下降至0.1% ，徹底杜絕了破蓋現象。
換產效率飛躍： 以前換型號需要機械調節氣爪開閉限位，耗時45分鐘；現在直接在觸摸屏一鍵調用配方參數，換產時間縮短至2分鐘。
能耗降低： 取消了空壓機供氣損耗，單工位能耗降低了70%
8.總結經驗：
在醫藥包裝這類高潔凈、高價值場景中，“感知”比“蠻力”更重要。威恒電子旋轉電動夾爪的成功應用，證明了電驅動替代氣動不僅是趨勢，更是解決精密裝配痛點的最優解。其“自適應夾持” 功能極大地抵消了上游來料（瓶蓋注塑）的公差波動，這是剛性氣動夾具無法比擬的。
威恒電子公司介紹：
威恒電子電動夾爪通過其精確的力控能力和智能化反饋，完美解決了食品行業軟質、易變形物件的自動化抓取難題。其一體化、電氣化的設計代表了工業自動化執行器的發展方向，是替代傳統氣動方案的理想選擇。
特長與實力：在微型伺服驅動、運動控制算法、精密機械設計等領域擁有深厚的技術積累和多項核心專利。具備從核心部件到整體解決方案的全鏈條研發能力。
供稿人：威恒電子自動化事業部，高級應用工程師 - 余工
索要技術資料：如需了解更多關于WEF-MHZ2系列電動夾爪的詳細技術參數、3D模型及手冊，請聯系我司銷售人員或訪問官網。
聯系人：余工 （13825159505）
個人微創新：在本案例中，為客戶定制化開發了輕觸模式，將初始閉合速度加快以提升效率，在接近預設力值時自動切換為低速柔順模式，進一步優化了抓取的成功率和體驗。
本案例證明，通過技術創新，一個核心部件的升級，能夠為整個自動化設備帶來質的飛躍。威恒電子，致力于成為您最可靠的自動化核心部件伙伴。
